JP2004111921A - Electrolyte for electrochemical capacitor and electrochemical capacitor using it - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrolyte capable of suppressing a decrease in withstand voltage and a decrease in capacity of a capacitor, and to provide an electrochemical capacitor using the same. <P>SOLUTION: The electrolyte for the electrochemical capacitor comprises a cyclic amidinium salt B expressed by the formula 1 and the total amount of a cyclic amidinium salt inducer A expressed by the general formula 2 is 10 mol% or less of the sum of A and B. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００８】
［式中、Ｒ^１は、水素原子、又は、水酸基を有していてもよい炭素数１〜２０の炭化水素基を表す。Ｒ^２は、水酸基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、ホルミル基若しくはエーテル結合を有する基を有していてもよい炭素数１〜１０の炭化水素基を表し、同じであっても異なっていてもよい。Ｑは、炭素数１〜５の炭化水素基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基若しくはホルミル基を有していてもよい炭素数２〜１０のアルキレン基、アリーレン基又はアルケニレン基を表す。Ｘ⁻は対アニオンを表す。Ｒ^１及びＲ^２の一部又はすべてが相互に結合して環を形成してもよい。］
【０００９】
【化４】

【００１０】
［式中、Ｒ^３は、水素原子、又は、水酸基で置換されてもよい炭素数１〜２０の炭化水素基を表す。Ｒ^４は、水酸基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、ホルミル基若しくはエーテル結合を有する基を有していてもよい炭素数１〜１０の炭化水素基を表し、同じであっても異なっていてもよい。Ｑは、炭素数１〜５の炭化水素基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基若しくはホルミル基を有していてもよい炭素数２〜１０のアルキレン基、アリーレン基又はアルケニレン基を表す。Ｘ⁻は対アニオンを表し、ある場合とない場合があり、Ｘ⁻がある場合は；Ｙはカルボキシル基又は−ＯＣＯ_２Ｈ基を表し、Ｘ⁻がない場合は；Ｙはカルボキシル基、カルボキシルアニオン基、−ＯＣＯ_２Ｈ基又は−ＯＣＯ_２ ⁻基を表し、Ｙのうち１個はカルボキシルアニオン基又は−ＯＣＯ_２ ⁻基を表す。ｎは１〜２０の整数を表す。Ｒ^３及びＲ^４の一部又はすべてが相互に結合して環を形成してもよい。］；電解液で含浸された分極性電極を有する電気化学キャパシタであって、電解液として上記電気化学キャパシタ用電解液を用い、且つ、正極及び負極の少なくとも一方が炭素質物質を主成分とする分極性電極であることを特徴とする電気化学キャパシタ；並びに、電解液で含浸された分極性電極を有する電気二重層コンデンサであって、電解液として上記電気化学キャパシタ用電解液を用いてなることを特徴とする電気二重層コンデンサである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係わる電解液中の（Ａ）の総量は（Ａ）と（Ｂ）の合計量に対して１０ｍｏｌ％以下である必要がある。１０ｍｏｌ％を超える（Ａ）が含まれている場合は、耐電圧が低下したり、キャパシタの容量低下を起こしたりする。電解液中の（Ａ）の含有率は、好ましくは５ｍｏｌ％以下、さらに好ましくは１ｍｏｌ％以下、最も好ましくは０．１ｍｏｌ％以下である。（Ａ）は電解液中に全く含まれていなくてもよく、すなわち（Ａ）の含有量の下限は０ｍｏｌ％以上であればよい。
【００１２】
本発明の電解液で使用される環状アミジニウム塩（Ｂ）は、通常第３級環状アミジンをジアルキル炭酸のような炭酸エステルで４級化し、得られた炭酸エステル塩を適当な酸アニオンに交換することによって得られる。この反応の過程で反応系内に炭酸ガスが混在するため、環状アミジニウム塩と炭酸ガスが反応し（Ａ）が副生するため、（Ａ）を不可避的に不純物として含む。従って、これらの環状アミジニウム塩を溶質として溶媒に溶解してなる電解液にも（Ａ）が含まれることになる。
【００１３】
本発明で規定される（Ａ）の含有率の分析法としては、まず、試料電解液を^１Ｈ−ＮＭＲ、^１３Ｃ−ＮＭＲで分析し、含有される（Ａ）の種類を特定する。含有量が少ない場合には上記（Ａ）を例えば分取クロマトグラフィーで単離して分析をする。^１Ｈ−ＮＭＲの測定条件は例えば以下の通りである。機器：ＡＶＡＮＣＥ３００（日本ブルカー株式会社製）、溶媒：ジメチルスルホキシド。^１３Ｃ−ＮＭＲの測定条件は例えば以下の通りである。機器：ＡＬ−３００（日本電子製）、溶媒：ジメチルスルホキシド。ついで、高速液体クロマトグラフ（以下ＨＰＬＣと略記）で、含有量を測定する。電解液を下記のＨＰＬＣの移動相溶媒を使用して重量で１００倍に希釈し測定する。上記（Ａ）を例えば分取クロマトグラフィーで単離し、検量線を作成し、これを用いて含有率を算出する。ＨＰＬＣ測定条件は例えば次の通りである。機器：型名（ＬＣ−１０Ａ）、メーカー（島津製作所）、カラム：ＣＡＰＣＥＬＬ　ＰＡＣ　ＵＧ１２０Ｃ_１８（４．６ｍｍφ×２５ｃｍ）メーカー（資生堂）、移動相：リン酸の濃度１０ｍｍｏｌ／ｌ、過塩素酸ナトリウムの濃度１００ｍｍｏｌ／ｌの水溶液、流速：０．８ｍｌ／ｍｉｎ、検出器：ＵＶ（２１０ｎｍ）、注入量：２０μｌ、カラム温度：４０℃。
【００１４】
本発明で使用される環状アミジニウム塩（Ｂ）は、上記一般式（１）で表される。（Ｂ）の対アニオンＸ⁻には、無機アニオンおよび有機アニオンが含まれる。無機アニオンにはＢＯ_３ ^３−、Ｆ⁻、ＰＦ_６ ⁻、ＢＦ_４ ⁻、ＡｓＦ_６ ⁻、ＳｂＦ_６ ⁻、ＣｌＯ_４ ⁻、ＡｌＦ_４ ⁻、ＡｌＣｌ_４ ⁻、ＴａＦ_６ ⁻、ＮｂＦ_６ ⁻、ＳｉＦ_６ ^２−、ＣＮ⁻、Ｆ（ＨＦ）_ｎ ⁻（当該式中、ｎは１以上４以下の数値を表す）が含まれ、これらの中で、ＰＦ_６ ⁻、ＢＦ_４ ⁻、ＡｓＦ_６ ⁻、ＳｂＦ_６ ⁻が好ましい。有機アニオンにはＮ（ＲｆＳＯ_２）_２ ⁻、Ｃ（ＲｆＳＯ_２）_３ ⁻、ＲｆＣＯＯ⁻、およびＲｆＳＯ_３ ⁻（Ｒｆは炭素数１〜１２のフルオロアルキル基）からなる群より選ばれたアニオンおよび下記酸から水素原子を除いたアニオンなどが含まれる。
【００１５】
カルボン酸類
・炭素数２〜１５の２〜４価のポリカルボン酸：脂肪族ポリカルボン酸［飽和ポリカルボン酸（シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバチン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、トリデカン二酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸、ヘキサデカン二酸、メチルマロン酸、エチルマロン酸、プロピルマロン酸、ブチルマロン酸、ペンチルマロン酸、ヘキシルマロン酸、ジメチルマロン酸、ジエチルマロン酸、メチルプロピルマロン酸、メチルブチルマロン酸、エチルプロピルマロン酸、ジプロピルマロン酸、メチルコハク酸、エチルコハク酸、２，２−ジメチルコハク酸、２，３−ジメチルコハク酸、２−メチルグルタル酸、３−メチルグルタル酸、３−メチル−３−エチルグルタル酸、３，３−ジエチルグルタル酸、メチルコハク酸、２−メチルグルタル酸、３−メチルグルタル酸、３，３−ジメチルグルタル酸、３−メチルアジピン酸など）、不飽和ポリカルボン酸（マレイン酸、フマール酸、イタコン酸、シトラコン酸など）］、芳香族ポリカルボン酸［フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸など］、Ｓ含有ポリカルボン酸［チオジブロピオン酸など］；
・炭素数２〜２０のオキシカルボン酸：脂肪族オキシカルボン酸［グリコール酸、乳酸、酒石酸、ひまし油脂肪酸など］；芳香族オキシカルボン酸［サリチル酸、マンデル酸、４−ヒドロキシ安息香酸、１−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸、６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸など］；
・炭素数１〜３０のモノカルボン酸：脂肪族モノカルボン酸［飽和モノカルボン酸（ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、ウラリル酸、ミリスチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、ウンデンカン酸など）、不飽和モノカルボン酸（アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、オレイン酸など）］；芳香族モノカルボン酸［安息香酸、ケイ皮酸、ナフトエ酸、トルイル酸、エチル安息香酸、プロピル安息香酸、イソプロピル安息香酸、ブチル安息香酸、イソブチル安息香酸、第２ブチル安息香酸、第３ブチル安息香酸、ヒドロキシ安息香酸、エトキシ安息香酸、プロポキシ安息香酸、イソプロポキシ安息香酸、ブトキシ安息香酸、イソブトキシ安息香酸、第２ブトキシ安息香酸、第３ブトキシ安息香酸、アミノ安息香酸、Ｎ−メチルアミノ安息香酸、Ｎ−エチルアミノ安息香酸、Ｎ−プロピルアミノ安息香酸、Ｎ−イソプロピルアミノ安息香酸、Ｎ−ブチルアミノ安息香酸、Ｎ−イソブチルアミノ安息香酸、Ｎ−第２ブチルアミノ安息香酸、Ｎ−第３ブチルアミノ安息香酸、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ安息香酸、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ安息香酸、ニトロ安息香酸、フロロ安息香酸など］
【００１６】
フェノール類
・１価フェノール（フェノール類、ナフトール類を含む）：フェノール、アルキル（炭素数１〜１５）フェノール類（クレゾール、キシレノール、エチルフェノール、ｎ−もしくはイソプロピルフェノール、イソドデシルフェノールなど）、メトキシフェノール類（オイゲノール、グアヤコールなど）、α−ナフトール、β−ナフトール、シクロヘキシルフェノールなど；
・多価フェノール：カテコール、レゾルシン、ピロガロール、フロログルシン、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳなど。
【００１７】
炭素数１〜１５であるアルキル基のモノおよびジアルキルリン酸エステル
モノおよびジメチルリン酸エステル、モノおよびジイソプロピルリン酸エステル、モノおよびジブチルリン酸エステル、モノおよびジ−（２−エチルヘキシル）リン酸エステル、モノおよびジイソデシルリン酸エステルなど。
【００１８】
スルホン酸
アルキル（炭素数１〜１５）ベンゼンスルホン酸（ｐ−トルエンスルホン酸、ノニルベンゼンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸など）、スルホサリチル酸、メタンスルホン酸、三フッ化メタンスルホン酸など。
【００１９】
トリアゾール、テトラゾール骨格を有する化合物
１−Ｈ−１，２，４−トリアゾール、１，２，３−トリアゾール、１，２，３−ベンゾトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール、３−メルカプト−１，２，４−トリアゾール、１，２，３−トリアゾール−４，５−ジカルボン酸、３−メルカプト−５−メチル−１，２，４−トリアゾール、１，２，３，４−テトラゾールなど
【００２０】
ホウ素含有化合物
ボロジシュウ酸、ボロジグリコール酸、ボロジ（２−ヒドロキシイソ酪酸）
・アルカンホウ酸、アリールホウ酸
メタンホウ酸、エタンホウ酸、フェニルホウ酸など
・下記式で表されるアニオン
［（Ｒｆ）_ｎＢＦ_４−ｎ］⁻（当該式中、ｎは１〜４の整数を表す。Ｒｆは炭素数１〜１２のフルオロアルキル基を表す）
トリフルオロメチルトリフルオロボレート、ビス（トリフルオロメチル）ジフルオロボレート、トリス（トリフルオロメチル）フルオロボレート、テトラキス（トリフルオロメチル）ボレート、ペンタフルオロエチルトリフルオロボレート、ビス（ペンタフルオロエチル）ジフルオロボレート、トリス（ペンタフルオロエチル）フルオロボレート、テトラキス（ペンタフルオロエチル）ボレートなど。
・一般式（５）で表されるアニオン
【００２１】
【化５】

【００２２】
［式中、Ｒは、水酸基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、クロル基、フルオロ基、ホルミル基もしくはエーテル結合を有する基を有していてもよい炭素数１〜１０の炭化水素基または水素原子かフッ素原子であり、同じであっても異なっていてもよい。Ｒの一部またはすべてが相互に結合して環を形成してもよい。］
・一般式（６）で表されるアニオン
【００２３】
【化６】

【００２４】
［式中、Ｒは、水酸基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、クロル基、フルオロ基、ホルミル基もしくはエーテル結合を有する基を有していてもよい炭素数１〜１０の炭化水素基または水素原子かフッ素原子であり、同じであっても異なっていてもよい。Ｒの一部またはすべてが相互に結合して環を形成してもよい。］
【００２５】
これらの中で、Ｎ（ＲｆＳＯ_２）_２ ⁻、Ｃ（ＲｆＳＯ_２）_３ ⁻、ＲｆＳＯ_３ ⁻（Ｒｆは炭素数１〜１２のフルオロアルキル基）からなる群より選ばれたアニオン、およびマレイン酸、フタル酸、サリチル酸から水素原子を除いたアニオンが好ましい。
【００２６】
環状アミジニウム塩（Ｂ）を表す一般式（１）において、Ｒ^１は、水素原子、又は、水酸基を有していてもよい炭素数１〜２０の炭化水素基を表す。好ましくは、水素原子、炭素数１〜１０の炭化水素基であり、より好ましくは、水素原子、炭素数１〜５の炭化水素基であり、更に好ましくは、水素原子、炭素数１〜３の炭化水素基である。
環状アミジニウム塩（Ｂ）を表す一般式（１）において、Ｒ^２は、水酸基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、ホルミル基若しくはエーテル結合を有する基を有していてもよい炭素数１〜１０の炭化水素基を表し、２個のＲ^２は、同じであっても異なっていてもよい。好ましくは、炭素数１〜５の炭化水素基であり、より好ましくは、炭素数１〜３の炭化水素基である。Ｒ^１及びＲ^２の一部又はすべてが相互に結合して環を形成してもよい。
【００２７】
環状アミジニウム塩（Ｂ）を表す一般式（１）及び環状アミジニウム塩誘導体（Ａ）を表す一般式（２）において、Ｑは、炭素数１〜５の炭化水素基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基若しくはホルミル基を有していてもよい炭素数２〜１０のアルキレン基、アリーレン基又はアルケニレン基を表す。好ましくは、環状アミジニウム塩（Ｂ）のカチオンが５員環又は６員環を形成するようなＱである。例えば、Ｑ−がＣＨ＝ＣＨ−基である場合、環状アミジニウム塩（Ｂ）のカチオンは、イミダゾリウム系カチオンである。
【００２８】
本発明で使用される環状アミジニウム塩（Ｂ）のカチオンには、例えば以下のものが含まれる。
【００２９】
・テトラヒドロピリミジニウム系カチオン
１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１，２，３−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１，３，４−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１，３，５−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１−エチル−２，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１−エチル−３，４−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１−エチル−３，５−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１−エチル−３，６−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−エチル−１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、４−エチル−１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、５−エチル−１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１，２，３，４−テトラメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１，２，３，５−テトラメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１−エチル−２，３，４−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１−エチル−２，３，５−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１−エチル−２，３，６−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−エチル−１，３，４−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−エチル−１，３，５−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、４−エチル−１，２，３−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、４−エチル−１，３，５−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、４−エチル−１，３，６−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、５−エチル−１，２，３−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、５−エチル−１，３，４−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１，２−ジエチル−３，４−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１，２−ジエチル−３，５−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１，２−ジエチル−３，６−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１，３−ジエチル−２，４−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１，３−ジエチル−２，５−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１，４−ジエチル−２，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１，４−ジエチル−３，５−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１，４−ジエチル−３，６−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１，５−ジエチル−２，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１，５−ジエチル−３，４−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１，５−ジエチル−３，６−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２，４−ジエチル−１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２，５−ジエチル−１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、４，５−ジエチル−１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、４，６−ジエチル−１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１，２，３，４，５−ペンタメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１，２，３，４，６−ペンタメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１，２，３，４，５，６−ヘキサメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、８−メチル−１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］−７−ウンデセニウム、８−エチル−１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］−７−ウンデセニウム、５−メチル−１，５−ジアザビシクロ［５．４．０］−５−ウンデセニウム、５−エチル−１，５−ジアザビシクロ［５．４．０］−５−ウンデセニウム、５−メチル−１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］−５−ノネニウム、５−エチル−１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］−５−ノネニウムなど。
【００３０】
・イミダゾリニウム系カチオン
１，２，３−トリメチルイミダゾリニウム、１，３，４−トリメチルイミダゾリニウム、１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリニウム、１，２，３，４−テトラエチルイミダゾリニウム、１，２，３，５−ペンタメチルイミダゾリニウム、１，３−ジメチル−２−エチルイミダゾリニウム、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリニウム、１−エチル−３，４−ジメチルイミダゾリニウム、１−エチル−３，５−ジメチルイミダゾリニウム、４−エチル−１，３−ジメチルイミダゾリニウム、１，２−ジエチル−３−メチルイミダゾリニウム、１，４−ジエチル−３−メチルイミダゾリニウム、１，５−ジエチル−３−メチルイミダゾリニウム、１，３−ジエチル−２−メチルイミダゾリニウム、１，３−ジエチル−４−メチルイミダゾリニウム、１，２，３−トリエチルイミダゾリニウム、１−エチル−２，３，４−トリメチルイミダゾリニウム、１−エチル−２，３，５−トリメチルイミダゾリニウム、１−エチル−３，４，５−トリメチルイミダゾリニウム、２−エチル−１，３，４−トリメチルイミダゾリニウム、４−エチル−１，２，３−トリメチルイミダゾリニウム、１，２−ジエチル−３，４−ジメチルイミダゾリニウム、１，３−ジエチル−２，４−ジメチルイミダゾリニウム、１，４−ジエチル−２，３−ジメチルイミダゾリニウム、２，４−ジエチル−１，３−ジメチルイミダゾリニウム、４，５−ジエチル−１，３−ジメチルイミダゾリニウム、３，４−ジエチル−１，２−ジメチルイミダゾリニウム、１，２，３−トリエチル−４−メチルイミダゾリニウム、１，２，４−トリエチル−３−メチルイミダゾリニウム、１，２，５−トリエチル−３−メチルイミダゾリニウム、１，３，４−トリエチル−２−メチルイミダゾリニウム、１，３，４−トリエチル−５−メチルイミダゾリニウム、１，４，５−トリエチル−３−メチルイミダゾリニウム、２，３，４−トリエチル−１−メチルイミダゾリニウム、１，１−ジメチル−２−ヘプチルイミダゾリニウム、１，１−ジメチル−２−（２’−ヘプチル）イミダゾリニウム、１，１−ジメチル−２−（３’−ヘプチル）イミダゾリニウム、１，１−ジメチル−２−（４’−ヘプチル）イミダゾリニウム、１，１−ジメチル−２−ドデシルイミダゾリニウム、１，１−ジメチルイミダゾリニウム、１，１，２−トリメチルイミダゾリニウム、１，１，２，４−テトラメチルイミダゾリニウム、１，１，２，５−テトラメチルイミダゾリニウム、１，１，２，４，５−ペンタメチルイミダゾリニウムなど
【００３１】
・イミダゾリウム系カチオン
１，３−ジメチルイミダゾリウム、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム、１，３−ジエチルイミダゾリウム、１，２，３−トリメチルイミダゾリウム、１，３，４−トリメチルイミダゾリウム、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウム、１−エチル−３，４−ジメチルイミダゾリウム、１−エチル−３，５−ジメチルイミダゾリウム、２−エチル−１，３−ジメチルイミダゾリウム、４−エチル−１，３−ジメチルイミダゾリウム、１，２−ジエチル−３−メチルイミダゾリウム、１，４−ジエチル−３−メチルイミダゾリウム、１，５−ジエチル−３−メチルイミダゾリウム、１，３−ジエチル−２−メチルイミダゾリウム、１，３−ジエチル−４−メチルイミダゾリウム、１，２，３−トリエチルイミダゾリウム、１，２，３−トリエチルイミダゾリウム、１，３，４−トリエチルイミダゾリウム、１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリウム、１−エチル−２，３，４−トリメチルイミダゾリウム、１−エチル−２，３，５−トリメチルイミダゾリウム、１−エチル−３，４，５−トリメチルイミダゾリウム、２−エチル−１，３，４−トリメチルイミダゾリウム、４−エチル−１，２，３−トリメチルイミダゾリウム、１，２−ジエチル−３，４−ジメチルイミダゾリウム、１，３−ジエチル−２，４−ジメチルイミダゾリウム、１，４−ジエチル−２，３−ジメチルイミダゾリウム、１，４−ジエチル−２，５−ジメチルイミダゾリウム、２，４−ジエチル−１，３−ジメチルイミダゾリウム、４，５−ジエチル−１，３−ジメチルイミダゾリウム、３，４−ジエチル−１，２−ジメチルイミダゾリウム、２，３，４−トリエチル−１−メチル−イミダゾリウム、１，２，３−トリエチル−４−メチルイミダゾリウム、１，２，４−トリエチル−３−メチルイミダゾリウム、１，２，５−トリエチル−３−メチルイミダゾリウム、１，３，４−トリエチル−２−メチルイミダゾリウム、１，３，４−トリエチル−５−メチルイミダゾリウム、１，４，５−トリエチル−３−メチルイミダゾリウム、１，２，３，４−テトラエチルイミダゾリウム、１，１−ジメチル−２−ヘプチルイミダゾリウム、１，１−ジメチル−２−（２’−ヘプチル）イミダゾリウム、１，１−ジメチル−２−（３’−ヘプチル）イミダゾリウム、１，１−ジメチル−２−（４’−ヘプチル）イミダゾリウム、１，１−ジメチル−２−ドデシルイミダゾリウム、１，１−ジメチルイミダゾリウム、１，１，２−トリメチルイミダゾリウム、１，１，２，４−テトラメチルイミダゾリウム、１，１，２，５−テトラメチルイミダゾリウム、１，２，３，４，５−ペンタメチルイミダゾリウム、１，１，２，４，５−ペンタメチルイミダゾリウムなど。
【００３２】
（Ｂ）の具体例としては、例えば、１，３−ジメチルイミダゾリウム・テトラフルオロボレート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム・テトラフルオロボレート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム・テトラフルオロボレート、１，２，３−トリメチルイミダゾリウム・テトラフルオロボレート、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウム・テトラフルオロボレート、１，３−ジメチルイミダゾリウム・ヘキサフルオロリン酸塩、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム・ヘキサフルオロリン酸塩、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム・ヘキサフルオロリン酸塩、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム・モノマレイン酸塩、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム・モノフタル酸塩、１，３−ジメチルイミダゾリウム・モノマレイン酸塩、１，３−ジメチルイミダゾリウム・モノフタル酸塩などが含まれる。
【００３３】
本発明の電解液で使用される溶媒としては公知のものが使用され、電解質の溶解性と電気化学的安定性から通常選択される。なかでも非水溶媒が好ましい。具体例としては以下のものが含まれる。これらのうち２種以上を併用することも可能である。
【００３４】
・エーテル類：鎖状エーテル［炭素数２〜６（ジエチルエーテル、メチルイソプロピルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテルなど）；炭素数７〜１２（ジエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテルなど）］、環状エーテル［炭素数２〜４（テトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、１，４−ジオキサンなど）；炭素数５〜１８（４−ブチルジオキソラン、クラウンエーテルなど）］。
・アミド類：Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルプロピオンアミド、ヘキサメチルホスホリルアミド、Ｎ−メチルピロリドンなど。
・カルボン酸エステル類：酢酸メチル、プロピオン酸メチルなど。
・ラクトン類：γ−ブチロラクトン、α−アセチル−γ−ブチロラクトン、β−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトンなど。
・ニトリル類：アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、３−メトキシプロピオニトリル、アクリロニトリルなど。
・カーボネート類：エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなど。
・スルホキシド類：ジメチルスルホキシド、スルホラン、３−メチルスルホラン、２，４−ジメチルスルホランなど。
・ニトロ化合物：ニトロメタン、ニトロエタンなど。
・複素環式溶媒：Ｎ−メチル−２−オキサゾリジノン、３，５−ジメチル−２−オキサゾリジノン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、Ｎ−メチルピロリジノンなど。
【００３５】
これらのうち好ましいのは、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、スルホラン、３−メチルスルホラン、アセトニトリル、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、およびジエチルカーボネートからなる群より選ばれた少なくとも１種を主成分とする溶媒である。ここで「主成分とする」とは、溶媒のうち、５０重量％以上、好ましくは７０重量％以上を前掲の化合物が占めることをいう。
より好ましくはカーボネート類およびスルホキシド類であり、特に好ましくはエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、スルホランである。
【００３６】
電解液中に占める（Ｂ）の濃度は、電解液の電気伝導度、内部抵抗の観点から０．１モル／リットル以上が好ましく、０．５モル／リットル以上がさらに好ましく、低温時の塩析出の観点から５モル／リットル以下が好ましく、４モル／リットル以下がさらに好ましい。
【００３７】
本発明で規定される（Ａ）としては、（Ｂ）のカチオンとして例示した上記のアミジン化合物に、Ｙなる置換基（カルボキシル基、カルボキシルアニオン基、−ＯＣＯ_２Ｈ基または−ＯＣＯ_２ ⁻基）が付加した化合物であって、対アニオンＸ⁻がある場合とない場合がある。対アニオンＸ⁻には、上記で挙げた（Ｂ）の対アニオンＸ⁻と同じものが含まれる。Ｘ⁻がある場合はＹはカルボキシル基または−ＯＣＯ_２Ｈ基であり、Ｘ⁻がない場合はＹはカルボキシル基、カルボキシルアニオン基、−ＯＣＯ_２Ｈ基または−ＯＣＯ_２ ⁻基であって、Ｙのうち１個はカルボキシルアニオン基、または−ＯＣＯ_２ ⁻基である。Ｙが置換する位置は、例えばアミジニウム環がイミダゾリウム環である場合、４位の炭素、５位の炭素等である。
【００３８】
環状アミジニウム塩誘導体（Ａ）を表す一般式（２）において、Ｒ^３には、Ｒ^１と同じものが含まれ、Ｒ^４には、Ｒ^２と同じものが含まれる。また、一般式（２）において、ｎは１〜２０の整数を表すが、好ましくは１〜１０の整数であり、より好ましくは１〜５の整数であり、更に好ましくは１又は２である。
【００３９】
（Ａ）の具体例には以下のものが含まれる。
・対イオンがない場合
１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−４−カルボキシルアニオンベタイン、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−５−カルボキシルアニオンベタイン、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−４−カルボキシルアニオンベタイン−５−カルボン酸、および１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−５−カルボキシルアニオンベタイン−４−カルボン酸などが含まれ、上記化合物のカルボキシル基、またはカルボキシルアニオン基をそれぞれ−ＯＣＯ_２Ｈ基または−ＯＣＯ_２ ⁻基に置き換えた化合物が含まれる。
・対イオンがある場合
１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−４−カルボキシル−テトラフルオロボレート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−５−カルボキシル−テトラフルオロボレート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−４，５−ジカルボキシル−テトラフルオロボレートが含まれ、上記化合物のカルボキシル基を−ＯＣＯ_２Ｈに置き換えた化合物が含まれる。
さらに上記テトラフルオロボレートのＢＦ_４ ⁻を、上記で挙げた（Ｂ）の対アニオンＸ⁻に置き換えた化合物が含まれる。
その他（Ｂ）で例示したカチオンまたはその塩（対アニオンＸ⁻には、上記で挙げた（Ｂ）の対アニオンＸ⁻と同じものが含まれる。）に同様にカルボキシル基、カルボキシルアニオン基、−ＯＣＯ_２Ｈ基または−ＯＣＯ_２ ⁻基が付加した化合物が例として含まれる。
【００４０】
（Ａ）の含有量を本発明のような微量に低減する方法としては、（Ｂ）の製造時に（Ａ）の副生を抑制する方法と、製造後に除去する方法がある。
製造時に（Ａ）の副生を抑制する方法としては、反応時に系中の炭酸ガスの濃度を低減する方法が挙げられる。（Ｂ）は、通常第３級アミジン塩をメタノール等のプロトン性極性溶媒中でジメチル炭酸等のジアルキル炭酸と１００〜１８０℃の温度で加圧条件下で反応させることによって得られる。このような条件下では系中に存在する水分とジアルキル炭酸との反応や、反応で得られた環状アミジニウム塩のモノアルキル炭酸塩の分解によって炭酸ガスが副生し、この炭酸ガスが環状アミジニウム塩と反応して（Ａ）を副生する。従ってこの炭酸ガスと環状アミジニウム塩との反応機会を低下させることで（Ａ）の副生を抑制することができる。具体的にはメタノール等の溶媒を増量して反応系中の炭酸ガス濃度を低減する方法、反応系中の炭酸ガスを系外に除去しながら反応を行う方法等が挙げられる。反応系中の炭酸ガスを系外に除去する方法としては、反応中に発生するガスによって上昇する圧力を、バルブの調整で抜くことで行われ、通常冷却コンデンサを経由してメタノール等の溶媒は凝縮させて槽に戻すことで、炭酸ガス等のガスだけを除去することができる。
また、製造後に（Ａ）を除去する方法としては、例えば、シリカゲル、活性炭、活性アルミナ、特殊なモレキュラーシーブ等の吸着剤で吸着処理する方法、再結晶によって取り除く方法、溶剤によって抽出する方法がある。吸着処理する方法、再結晶する方法、抽出する方法はそれぞれ単独で行っても良いし、組み合わせて行っても良い。
【００４１】
電解液中の含水量は電気化学的安定性の観点から３００ｐｐｍ以下が好ましく、さらに好ましくは１００ｐｐｍ以下、特に好ましくは５０ｐｐｍ以下である。
【００４２】
本発明に係わる電気化学キャパシタは、電解液として、上述の本願発明に係わる電解液を使用したものである。該電気化学キャパシタは、電極、集電体、セパレーターを備えるとともに、キャパシタに通常用いられるケース、ガスケットなどを任意に備える。上記電解液は、電極及びセパレーターに含浸される。電気化学キャパシタのうち、電極に分極性電極、例えば活性炭等を使用するものが、電気二重層コンデンサである。アルミ電解コンデンサは電極となるアルミ箔の表面に電気化学処理で酸化膜をつくってこれを誘電体とし、もう一方の電極となるアルミ箔との間に電解液を含浸させた電解紙を挟んだ構造のものである。
【００４３】
分極性電極の主成分は、電解液に対して電気化学的に不活性で、かつ、適度な電気伝導度を有することから炭素質物質が好ましく、上記のように、正極と負極の少なくとも一方は炭素質物質である。電荷が蓄積する電極界面が大きい点から、窒素吸着法によるＢＥＴ法により求めた比表面積が１０ｍ^２／ｇ以上の多孔性炭素物質がさらに好ましい。多孔性炭素物質の比表面積は、目的とする単位面積あたりの静電容量（Ｆ／ｍ^２）と、高比表面積化に伴う嵩密度の低下を勘案して選択されるが、窒素吸着法によるＢＥＴ法により求めた比表面積が３０〜２，５００ｍ^２／ｇのものが好ましく、体積あたりの静電容量が大きいことから、比表面積が３００〜２，３００ｍ^２／ｇの活性炭が特に好ましい。
【００４４】
活性炭の原料としては、木材、のこくず、やしがら、パルプ廃液などの植物系物質；石炭、石油重質油、またはそれらを熱分解して得られる石炭系及び石油系ピッチ、石油コークス、カーボンアエロゲル、タールピッチなどの化石燃料系物質；フェノール樹脂、フラン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、プラスチック廃棄物などの合成高分子系物質；廃タイヤなど、各種のものが用いられる。これらの原料を炭化後、ガス賦活法または薬品賦活法によって賦活する。ガス賦活法は物理的な活性化ともいわれ、炭化された原料を高温で水蒸気、炭酸ガス、酸素、その他の酸化ガスなどと接触反応させて、活性炭を得る方法である。薬品賦活法は、原料に賦活薬品を均等に含浸させて、不活性雰囲気中で加熱し、薬品の脱水及び酸化反応により活性炭を得る方法である。使用される薬品としては、塩化亜鉛、リン酸、リン酸ナトリウム、塩化カルシウム、硫化カリウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸カリウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、炭酸カルシウムなどがあげられる。本発明に用いる活性炭の製法としては、上記のいずれを用いてもよい。
【００４５】
これらの活性炭のうち、ガス賦活法において、やしがら、石炭、またはフェノール樹脂を炭化したものを原料として得られる活性炭は、比較的高い静電容量を示し、かつ工業的に大量生産が可能であり、安価であるため、本発明に好適である。また、薬品賦活法では、水酸化カリウムを用いる薬品賦活で得られる活性炭は、水蒸気賦活と比べて、製造コストは高いものの、静電容量が大きい傾向があることから好ましい。賦活処理後の活性炭を、窒素、アルゴン、ヘリウム、キセノン、などの不活性雰囲気下で、通常５００〜２，５００℃、好ましくは７００〜１，５００℃で熱処理することによって、表面の不要な官能基を除去し、炭素の結晶性を発達させて、電子伝導性を増加させてもよい。
【００４６】
活性炭の形状は、破砕状、粒状、顆粒、繊維、フェルト、織物、シート状など各種の形状があるが、いずれも本発明に使用することができる。粒状の炭素質物質の場合、電極の嵩密度が向上し、内部抵抗が低減することから、平均粒径は３０μｍ以下が好ましい。
【００４７】
上述の炭素質物質を主体として用いる分極性電極は、通常、該炭素質物質、導電剤及びバインダー物質から構成される。該電極は、従来より知られている方法によって成形することが可能である。たとえば、炭素質物質とアセチレンブラックとの混合物に、ポリテトラフルオロエチレンを添加し、混合した後プレス成形して得られる。また、炭素質物質とピッチ、タール、フェノール樹脂などのバインダー物質を混合して成形した後不活性雰囲気下で熱処理して焼結体が得られる。あるいは、導電剤やバインダーを用いず、炭素質物質のみを焼結して分極性電極とすることも可能である。電極の形状は、基材表面の薄い塗布膜、シート状または板状の成形体、及び複合物からなる板状成形体のいずれであってもよい。
【００４８】
該電極に用いられる導電剤としては、アセチレンブラック、ケッチェンブラックのようなカーボンブラック、天然黒鉛、熱膨張黒鉛、炭素繊維などの炭素系導電剤；酸化ルテニウム、酸化チタンなどの金属酸化物；ならびにアルミニウム、ニッケルなどの金属繊維が好ましく、１種または２種以上を用いることができる。少量で効果的に導電性が向上する点で、アセチレンブラックおよびケッチェンブラックが特に好ましい。
【００４９】
電極中の導電剤の配合量は、炭素質物質の種類と形状によっても異なり、たとえば、炭素質物質が活性炭の場合、活性炭に対する配合量は、活性炭の嵩密度によっても異なるが、電極に必要な静電容量を保持し、かつ内部抵抗を小さくするために、活性炭に対して５〜５０重量％が好ましく、１０〜３０重量％が特に好ましい。
【００５０】
バインダー物質としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、フルオロオレフィン共重合体架橋ポリマー、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、カルボキシメチルセルロース、ポリイミド、フェノール樹脂、石油ピッチ、及び石炭ピッチが好ましく、１種または２種以上を用いることができる。
【００５１】
電極体中のバインダー物質の配合量は、炭素質物質の種類と形状によっても異なるが、例えば炭素質物質が活性炭の場合、活性炭に対して０．５〜３０重量％が好ましく、２〜３０重量％が特に好ましい。
【００５２】
集電体は、電気化学的および化学的に耐腐食性のものであればよく、特に限定されるものではないが、例えば、正極集電体としてはステンレス、アルミニウム、チタン、タンタルなど；負極集電体としては、ステンレス、アルミニウム、ニッケルおよび銅などが好適に使用される。
【００５３】
セパレーターは、厚さが薄く、電子絶縁性およびイオン通過性の高い材料が好ましく、特に限定されるものではないが、例えば、ポリエチレンやポリプロピレンなどの不織布、またはビスコースレーヨンや天然セルロースの抄紙等が好適に使用される。
【００５４】
本発明の電気化学キャパシタの態様としては、コイン型、捲回型、角形のものがあげられる。本発明の電気化学キャパシタ用電解液は、いずれの電気二重層キャパシタまたはいずれのアルミ電解コンデンサにも適用できる。
【００５５】
【実施例】
以下実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例によって限定されるものではない。以下、特に記載のないかぎり、「部」は「重量部」を意味する。
【００５６】
実施例１
１−エチルイミダゾール９６部、ジメチル炭酸１３５部およびメタノール１９２部を冷却コンデンサ付きステンレス製オートクレーブに仕込み均一に溶解させた。ついで１３０℃まで昇温し反応を開始した。圧力約７ｋｇ／ｃｍ^２で６０時間反応を行った。圧力は最初約４．５ｋｇ／ｃｍ^２であったが、炭酸ガスの発生で徐々に上昇したので、適宜冷却コンデンサの上部からガス抜きを行い、圧力を約７ｋｇ／ｃｍ^２以下に調節した。冷却後、反応液をＮＭＲ分析した結果、１−エチルイミダゾールが消失し、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムモノメチル炭酸塩がほぼ定量的に生成していることがわかった。得られた１−エチル−３−メチルイミダゾリウムモノメチル炭酸塩／メタノール／ジメチル炭酸溶液４２３部をフラスコに取り、攪拌下にホウフッ化水素酸水溶液２０９部（純分４２重量％）を室温下約３０分かけて徐々に滴下した。滴下に伴い、炭酸ガスの泡が発生した。滴下終了後、泡の発生がおさまった後、反応液をロータリーエバポレーターに移し、溶媒を全量留去した。フラスコ内に無色透明の液体が１９８部残った。この液を^１Ｈ−ＮＭＲ、^１３Ｃ−ＮＭＲおよびＨＰＬＣ分析した結果、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート（以下ＥＭＩ・ＢＦ_４と略記する。）９８ｍｏｌ％、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−４−カルボキシルアニオンベタイン、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−５−カルボキシルアニオンベタイン、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−４−カルボキシルアニオンベタイン−５−カルボン酸、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−５−カルボキシルアニオンベタイン−４−カルボン酸（以下、混合物（Ａ−１）と略記する。）の総量が２ｍｏｌ％であった。ＨＰＬＣ分析の測定条件は上記に記載したとおりである。以下の実施例及び比較例についても同じである。得られた塩１９８ｇを全量プロピレンカーボネートに溶解し全体を１リットルとし、電解液を調製した。
【００５７】
実施例２
実施例１において、反応の圧力を４．５ｋｇ／ｃｍ^２になるようにガス抜きを行い反応を行った。その他の条件は実施例１と同じで行った。得られた塩をＨＰＬＣ分析した結果、ＥＭＩ・ＢＦ_４９９ｍｏｌ％、混合物（Ａ−１）の総量が１ｍｏｌ％であった。得られた塩１９８ｇを全量プロピレンカーボネートに溶解し全体を１リットルとし、電解液を調製した。
【００５８】
実施例３
実施例２で得られた塩１９８部に活性炭４０部を仕込み室温で８時間攪拌した後、活性炭を緻密なろ紙５Ｃ（メーカー：アドバンテック、品番：５Ｃ）で全量濾別した。得られた塩をＨＰＬＣ分析した結果、ＥＭＩ・ＢＦ_４９９．５ｍｏｌ％、混合物（Ａ−１）の総量が０．５ｍｏｌ％であった。得られた塩１９８ｇを全量プロピレンカーボネートに溶解し全体を１リットルとし、電解液を調製した。
【００５９】
実施例４
実施例３で得られた塩１９８部に活性炭４０部を再度仕込み室温で８時間攪拌した後、活性炭を緻密なろ紙５Ｃで全量濾別した。得られた塩のＨＰＬＣ分析した結果、ＥＭＩ・ＢＦ_４９９．９ｍｏｌ％、混合物（Ａ−１）の総量が０．１ｍｏｌ％であった。得られた塩１９８ｇを全量プロピレンカーボネートに溶解し全体を１リットルとし、電解液を調製した。
【００６０】
実施例５
実施例４で得られた塩１９８部に活性炭４０部を再度仕込み室温で８時間攪拌した後、活性炭を緻密なろ紙５Ｃで全量濾別した。得られた塩をＨＰＬＣ分析した結果、ＥＭＩ・ＢＦ_４９９．９９ｍｏｌ％、混合物（Ａ−１）の総量が０．０１ｍｏｌ％であった。得られた塩１９８ｇを全量プロピレンカーボネートに溶解し全体を１リットルとし、電解液を調製した。
【００６１】
実施例６
実施例４で得られた塩１９８ｇをアセトニトリルに溶解し全体を１リットルとし、電解液を調製した。
【００６２】
実施例７
実施例４で得られた塩１９８ｇをスルホランに溶解し全体を１リットルとし、電解液を調製した。
【００６３】
実施例８
実施例１において、反応の温度を１５０℃で行った。その他の条件は実施例１と同じで行った。得られた塩を^１Ｈ−ＮＭＲ、^１３Ｃ−ＮＭＲおよびＨＰＬＣ分析した結果、ＥＭＩ・ＢＦ_４９８ｍｏｌ％、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−４−（ＯＣＯ_２ ⁻）−ベタイン、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−５−（ＯＣＯ_２ ⁻）−ベタイン、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−４−（ＯＣＯ_２ ⁻）−ベタイン−５−（ＯＣＯ_２Ｈ）、および１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−５−（ＯＣＯ_２ ⁻）−ベタイン−４−（ＯＣＯ_２Ｈ）（以下、混合物（Ａ−２）と略記する。）の総量が２ｍｏｌ％であった。得られた塩１９８ｇを全量プロピレンカーボネートに溶解し全体を１リットルとし、電解液を調製した。
【００６４】
実施例９
実施例１において、反応の温度を１４０℃で行った。その他の条件は実施例１と同じで行った。得られた塩を^１Ｈ−ＮＭＲ、^１３Ｃ−ＮＭＲおよびＨＰＬＣ分析した結果、ＥＭＩ・ＢＦ_４９８ｍｏｌ％、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−４−カルボキシルアニオンベタイン、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−５−カルボキシルアニオンベタイン、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−４−カルボキシルアニオンベタイン−５−カルボン酸、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−５−カルボキシルアニオンベタイン−４−カルボン酸、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−４−（ＯＣＯ_２ ⁻）−ベタイン、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−５−（ＯＣＯ_２ ⁻）−ベタイン、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−４−（ＯＣＯ_２ ⁻）−ベタイン−５−（ＯＣＯ_２Ｈ）、および１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−５−（ＯＣＯ_２ ⁻）−ベタイン−４−（ＯＣＯ_２Ｈ）（以下、混合物（Ａ−３）と略記する。）の総量が２ｍｏｌ％であった。得られた塩１９８ｇを全量プロピレンカーボネートに溶解し全体を１リットルとし、電解液を調製した。
【００６５】
実施例１０
実施例１においてメタノールの仕込量を９６部とし、その他の条件は実施例１と同じで行った。得られた塩をＨＰＬＣ分析した結果、ＥＭＩ・ＢＦ_４９３ｍｏｌ％、混合物（Ａ−１）の総量が７ｍｏｌ％であった。得られた塩１９８ｇを全量プロピレンカーボネートに溶解し全体を１リットルとし、電解液を調製した。
【００６６】
実施例１１
実施例１０で得られた塩１９８ｇをアセトニトリルに溶解し全体を１リットルとし、電解液を調製した。
【００６７】
実施例１２
実施例１０で得られた塩１９８ｇをスルホランに溶解し全体を１リットルとし、電解液を調製した。
【００６８】
比較例１
実施例１においてメタノールの仕込量を６１部とし、その他の条件は実施例１と同じで行った。得られた塩をＨＰＬＣ分析した結果、ＥＭＩ・ＢＦ_４８９ｍｏｌ％、混合物（Ａ−１）の総量が１１ｍｏｌ％であった。得られた塩１９８ｇを全量プロピレンカーボネートに溶解し全体を１リットルとし、電解液を調製した。
【００６９】
比較例２
比較例１で得られた塩１９８ｇをアセトニトリルに溶解し全体を１リットルとし、電解液を調製した。
【００７０】
比較例３
比較例１で得られた塩１９８ｇをスルホランに溶解し全体を１リットルとし、電解液を調製した。
【００７１】
比較例４
実施例１においてメタノールの仕込量を５１部とし、その他の条件は実施例１と同じで行った。得られた塩をＨＰＬＣ分析した結果、ＥＭＩ・ＢＦ_４８５ｍｏｌ％、混合物（Ａ−１）の総量が１５ｍｏｌ％であった。得られた塩１９８ｇを全量プロピレンカーボネートに溶解し全体を１リットルとし、電解液を調製した。
【００７２】
実施例１〜１２、比較例１〜４で使用した電解液におけるその他の不純物含量はすべて以下の水準であった。水分は１０ｐｐｍ以下、３級アミンおよび３級アミン塩は１ｍｍｏｌ／ｋｇ以下、ＢＦ_４ ⁻の加水分解物は１００ｐｐｍ以下、ケイフッ化水素酸およびケイフッ化水素塩は１ｐｐｍ以下、硫酸および硫酸塩は１ｐｐｍ以下、フッ化水素およびフッ化物塩は１ｐｐｍ以下、グリコールは１０ｐｐｍ以下、クロルヒドリンは１０ｐｐｍ以下、リチウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、鉛のイオン含量はすべて０．１ｐｐｍ以下。
また、実施例１〜１２、比較例１〜４で使用した電解質の酸と塩基の比は酸／塩基＝１．０００であった。
【００７３】
表１に示した、実施例１〜１２、比較例１〜４の電解液を用いて、捲回形電気二重層コンデンサ（サイズ；φ１８ｍｍ×Ｌ４０ｍｍ，定格；２．３Ｖ）を作製し、この捲回形電気二重層コンデンサを使用して、電解液の耐電圧を自己放電特性を測定することで評価した。表１に自己放電後の残存電圧を示す。
次に、自己放電特性の測定方法を説明する。室温下２．５Ｖで２４時間充電した上記で作成した捲回形電気二重層コンデンサを室温下で５０時間放置し、その後、この捲回形電気二重層コンデンサの端子間電圧を測定した。この測定で得られた２４時間後の端子間電圧を残存電圧とした。残存電圧が高いほど耐電圧が高く、低いほど耐電圧が低いことになる。
【００７４】
容量保持率
前記捲回形電気二重コンデンサを用いて、７０℃、２．５Ｖの高温負荷試験を行い、１０００時間経過後の容量保持率を表１に示す。
容量保持率（％）＝（１０００時間後の容量）／（初期の容量）×１００
次に、容量測定方法を説明する。室温下２．５Ｖで１時間充電した捲回形電気二重層コンデンサを、定電流負荷装置を用いて５００ｍＡで定電流放電を行い、捲回形電気二重層コンデンサの端子間電圧が１．５Ｖから１．０Ｖへ変化する間の時間より容量を算出した。容量算出の方法は、Ｑ＝ｉ×ｔ＝Ｃ×Ｖの関係から、Ｃ＝ｉ×Δｔ／ΔＶとなり、本測定においては、ｉ＝０．５（Ａ），ΔＶ＝１．５−１．０＝０．５（Ｖ）とした。ここでＱは放電電荷量（Ｃ），ｉは放電電流（Ａ），ｔは放電時間（ｓｅｃ），Ｃは容量（Ｆ），Ｖは電圧（Ｖ）である。
【００７５】
【表１】

【００７６】
ＰＣ：プロピレンカーボネート、
ＡＮ：アセトニトリル、
ＳＬ：スルホラン
【００７７】
なお、上記本発明の実施例１〜１２においては捲回形電気二重層コンデンサについて説明したが、コイン形や積層形など他の構造の電気二重層コンデンサの電解液に適用しても、本発明の実施例１〜１２と同様の効果が得られるものである。
【００７８】
【発明の効果】
本発明の電解液は不純物である環状アミジニウム塩誘導体（Ａ）が少ないために、耐電圧および容量の保持率に優れている。上記効果を奏することから、該電解液を用いた電気化学キャパシタは各種電子機器のメモリーバックアップ用、各種電源のバックアップ電源、太陽電池との組み合わせで使用される蓄電素子等の２次電池を代替する蓄電装置としてや、大電流を必要とするモーター駆動用電源、電動工具等のパワーツール用電源、電気自動車用のパワー用電源として好適である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrolytic solution for an electrochemical capacitor, and an electrochemical capacitor using the same. The electrochemical capacitor includes an electric double layer capacitor, an aluminum electrolytic capacitor, a pseudo capacitor (redox capacitor), and a battery having a charge / discharge mechanism by charge transfer of ions. More specifically, the present invention relates to an electrochemical capacitor having a high withstand voltage and a high energy density, which is used for memory backup of various electronic devices and for power of an electric vehicle requiring a large current, and an electrolytic solution used for the same.
[0002]
[Prior art]
An electrochemical capacitor using a non-aqueous electrolyte can have a higher withstand voltage, and thus has the advantage that the energy density can be higher than an electrochemical capacitor using an aqueous electrolyte. These are rapidly spreading as backup power supplies for consumer electronic devices. In particular, those using a non-aqueous electrolyte are suitable for electrochemical capacitors having a capacitance of 50 F or more and having a capacitance of 50 F or more, which are used for electric systems such as electric vehicles, hybrid vehicles, and electric power storage.
[0003]
As a nonaqueous electrolytic solution for an electrochemical capacitor, a solution in which a cyclic amidinium salt is dissolved in a propylene carbonate solvent has been put to practical use. (For example, Patent Document 1)
[0004]
[Patent Document 1]
WO95 / 15572
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, an electrochemical capacitor using such a non-aqueous electrolyte has problems that its withstand voltage is often insufficient and its capacity decreases with time. An object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte capable of suppressing a decrease in withstand voltage and a decrease in the capacity of a capacitor, and an electrochemical capacitor using the same.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The inventors of the present invention have conducted intensive studies in view of the above circumstances. As a result, the cause is that the electrolytic solution contains impurities, particularly the cyclic amidinium salt derivative (A) represented by the general formula (2) derived from the cyclic amidinium salt. For this reason, it has been found that by reducing this substance, it is possible to suppress a decrease in the withstand voltage and a decrease in the capacity of the capacitor, and have completed the present invention. It has not been known that such impurities affect the performance of an electrochemical capacitor, particularly an electric double layer capacitor.
That is, the present invention relates to an electrolytic solution for an electrochemical capacitor comprising the cyclic amidinium salt (B) represented by the general formula (1), and the total amount of the cyclic amidinium salt derivative (A) represented by the general formula (2) Is 10 mol% or less with respect to the total amount of (A) and (B),
[0007]
Embedded image

[0008]
[Wherein, R¹Represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may have a hydroxyl group. R²Represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may have a hydroxyl group, an amino group, a nitro group, a cyano group, a formyl group or a group having an ether bond, and may be the same or different. . Q represents a C1-C5 hydrocarbon group, an amino group, a nitro group, a cyano group, or a C2-C10 alkylene group which may have a formyl group, an arylene group or an alkenylene group. X⁻Represents a counter anion. R¹And R²May be bonded to each other to form a ring. ]
[0009]
Embedded image

[0010]
[Wherein, R³Represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may be substituted with a hydroxyl group. R⁴Represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may have a hydroxyl group, an amino group, a nitro group, a cyano group, a formyl group or a group having an ether bond, and may be the same or different. . Q represents a C1-C5 hydrocarbon group, an amino group, a nitro group, a cyano group, or a C2-C10 alkylene group which may have a formyl group, an arylene group or an alkenylene group. X⁻Represents a counter anion, which may or may not be present;⁻Y is a carboxyl group or -OCO₂X represents an H group;⁻Is not present; Y is a carboxyl group, a carboxyl anion group, -OCO₂H group or -OCO₂ ⁻One of Y is a carboxyl anion group or -OCO₂ ⁻Represents a group. n represents an integer of 1 to 20. R³And R⁴May be bonded to each other to form a ring. An electrochemical capacitor having a polarizable electrode impregnated with an electrolytic solution, wherein the electrolytic solution for an electrochemical capacitor is used as the electrolytic solution, and at least one of the positive electrode and the negative electrode mainly contains a carbonaceous substance An electrochemical capacitor characterized by being a polarizable electrode; and an electric double layer capacitor having a polarizable electrode impregnated with an electrolytic solution, wherein the electrolytic solution is used as the electrolytic solution. An electric double layer capacitor characterized by the following.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The total amount of (A) in the electrolytic solution according to the present invention needs to be 10 mol% or less based on the total amount of (A) and (B). If the content of (A) exceeds 10 mol%, the withstand voltage may decrease or the capacity of the capacitor may decrease. The content of (A) in the electrolytic solution is preferably 5 mol% or less, more preferably 1 mol% or less, and most preferably 0.1 mol% or less. (A) may not be contained at all in the electrolytic solution, that is, the lower limit of the content of (A) may be 0 mol% or more.
[0012]
The cyclic amidinium salt (B) used in the electrolytic solution of the present invention is usually quaternized with a carbonate such as dialkyl carbonate, and the resulting carbonate salt is exchanged for an appropriate acid anion. Obtained by: Since carbon dioxide gas is mixed in the reaction system in the course of this reaction, the cyclic amidinium salt reacts with the carbon dioxide gas to produce (A) as a by-product, so that (A) is inevitably included as an impurity. Therefore, the electrolytic solution obtained by dissolving these cyclic amidinium salts as a solute in a solvent also contains (A).
[0013]
As a method for analyzing the content of (A) specified in the present invention, first, a sample electrolyte is¹H-NMR,^ThirteenAnalyze by C-NMR and identify the type of (A) contained. When the content is small, the above (A) is isolated and analyzed by, for example, preparative chromatography.¹H-NMR measurement conditions are, for example, as follows. Equipment: AVANCE300 (manufactured by Nippon Bruker Co., Ltd.), Solvent: dimethyl sulfoxide.^ThirteenC-NMR measurement conditions are, for example, as follows. Equipment: AL-300 (manufactured by JEOL), Solvent: dimethyl sulfoxide. Next, the content is measured by a high performance liquid chromatograph (hereinafter abbreviated as HPLC). The electrolyte solution is diluted 100 times by weight using the following mobile phase solvent for HPLC and measured. The above (A) is isolated by, for example, preparative chromatography, a calibration curve is prepared, and the content is calculated using this. The HPLC measurement conditions are, for example, as follows. Equipment: Model name (LC-10A), Manufacturer (Shimadzu), Column: CAPCELL @ PAC @ UG120C₁₈(4.6 mmφ × 25 cm) maker (Shiseido), mobile phase: aqueous solution with phosphoric acid concentration of 10 mmol / l, sodium perchlorate concentration of 100 mmol / l, flow rate: 0.8 ml / min, detector: UV (210 nm) , Injection volume: 20 μl, column temperature: 40 ° C.
[0014]
The cyclic amidinium salt (B) used in the present invention is represented by the above general formula (1). Counterion X of (B)⁻Includes an inorganic anion and an organic anion. BO for inorganic anion₃ ^3-, F⁻, PF₆ ⁻, BF₄ ⁻, AsF₆ ⁻, SbF₆ ⁻, ClO₄ ⁻, AlF₄ ⁻, AlCl₄ ⁻, TaF₆ ⁻, NbF₆ ⁻, SiF₆ ^2-, CN⁻, F (HF)_n ⁻(Wherein, n represents a numerical value of 1 or more and 4 or less).₆ ⁻, BF₄ ⁻, AsF₆ ⁻, SbF₆ ⁻Is preferred. N (RfSO₂)₂ ⁻, C (RfSO₂)₃ ⁻, RfCOO⁻, And RfSO₃ ⁻(Rf is a fluoroalkyl group having 1 to 12 carbon atoms) and an anion obtained by removing a hydrogen atom from the following acid.
[0015]
Carboxylic acids
C2-C15 divalent to tetravalent polycarboxylic acids: aliphatic polycarboxylic acids [saturated polycarboxylic acids (oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, pimelic acid, speric acid, azelaic acid) , Sebacic acid, undecandioic acid, dodecandioic acid, tridecandioic acid, tetradecandioic acid, pentadecandioic acid, hexadecandioic acid, methylmalonic acid, ethylmalonic acid, propylmalonic acid, butylmalonic acid, pentylmalonic acid, hexylmalon Acid, dimethylmalonic acid, diethylmalonic acid, methylpropylmalonic acid, methylbutylmalonic acid, ethylpropylmalonic acid, dipropylmalonic acid, methylsuccinic acid, ethylsuccinic acid, 2,2-dimethylsuccinic acid, 2,3-dimethylsuccinic acid Acid, 2-methylglutaric acid, 3-methylglutaric acid, 3-methyl-3-ethyl Glutaric acid, 3,3-diethylglutaric acid, methylsuccinic acid, 2-methylglutaric acid, 3-methylglutaric acid, 3,3-dimethylglutaric acid, 3-methyladipic acid, etc., unsaturated polycarboxylic acids (maleic acid) , Fumaric acid, itaconic acid, citraconic acid, etc.)], aromatic polycarboxylic acids [phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, trimellitic acid, pyromellitic acid, etc.], S-containing polycarboxylic acids [thiodipropionic acid, etc.];
C2-C20 oxycarboxylic acid: aliphatic oxycarboxylic acid [glycolic acid, lactic acid, tartaric acid, castor oil fatty acid, etc.]; aromatic oxycarboxylic acid [salicylic acid, mandelic acid, 4-hydroxybenzoic acid, 1-hydroxy- 2-naphthoic acid, 3-hydroxy-2-naphthoic acid, 6-hydroxy-2-naphthoic acid and the like];
C 1-30 monocarboxylic acid: aliphatic monocarboxylic acid [saturated monocarboxylic acid (formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, isobutyric acid, valeric acid, caproic acid, enanthic acid, caprylic acid, pelargonic acid, uralyl) Acids, myristic acid, stearic acid, behenic acid, undencanic acid, etc.), unsaturated monocarboxylic acids (acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, oleic acid, etc.)]; aromatic monocarboxylic acids [benzoic acid, cinnamic acid, Naphthoic acid, toluic acid, ethyl benzoic acid, propyl benzoic acid, isopropyl benzoic acid, butyl benzoic acid, isobutyl benzoic acid, secondary butyl benzoic acid, tertiary butyl benzoic acid, hydroxybenzoic acid, ethoxy benzoic acid, propoxy benzoic acid, Isopropoxybenzoic acid, butoxybenzoic acid, isobutoxybenzoic acid, secondary butoxybenzoic acid Tert-butoxybenzoic acid, aminobenzoic acid, N-methylaminobenzoic acid, N-ethylaminobenzoic acid, N-propylaminobenzoic acid, N-isopropylaminobenzoic acid, N-butylaminobenzoic acid, N-isobutylamino Benzoic acid, N-tert-butylaminobenzoic acid, N-tert-butylaminobenzoic acid, N, N-dimethylaminobenzoic acid, N, N-diethylaminobenzoic acid, nitrobenzoic acid, fluorobenzoic acid, etc.
[0016]
Phenols
-Monohydric phenols (including phenols and naphthols): phenols, alkyl (C1-15) phenols (cresol, xylenol, ethylphenol, n- or isopropylphenol, isododecylphenol, etc.), methoxyphenols ( Eugenol, guaiacol and the like), α-naphthol, β-naphthol, cyclohexylphenol and the like;
-Polyhydric phenols: catechol, resorcin, pyrogallol, phloroglucin, bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S and the like.
[0017]
Mono and dialkyl phosphates of alkyl groups having 1 to 15 carbon atoms
Mono and dimethyl phosphate, mono and diisopropyl phosphate, mono and dibutyl phosphate, mono and di- (2-ethylhexyl) phosphate, mono and diisodecyl phosphate and the like.
[0018]
Sulfonic acid
Alkyl (C1-15) benzenesulfonic acid (p-toluenesulfonic acid, nonylbenzenesulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, etc.), sulfosalicylic acid, methanesulfonic acid, methanesulfonic trifluoride and the like.
[0019]
Compounds having a triazole or tetrazole skeleton
1-H-1,2,4-triazole, 1,2,3-triazole, 1,2,3-benzotriazole, carboxybenzotriazole, 3-mercapto-1,2,4-triazole, 1,2,3 -Triazole-4,5-dicarboxylic acid, 3-mercapto-5-methyl-1,2,4-triazole, 1,2,3,4-tetrazole and the like
[0020]
Boron-containing compounds
Borodioxalic acid, borodiglycolic acid, borodi (2-hydroxyisobutyric acid)
・ Alkane boric acid, aryl boric acid
Methane boric acid, ethane boric acid, phenyl boric acid, etc.
・ Anion represented by the following formula
[(Rf)_nBF_4-n]⁻(In the formula, n represents an integer of 1 to 4. Rf represents a fluoroalkyl group having 1 to 12 carbon atoms.)
Trifluoromethyltrifluoroborate, bis (trifluoromethyl) difluoroborate, tris (trifluoromethyl) fluoroborate, tetrakis (trifluoromethyl) borate, pentafluoroethyltrifluoroborate, bis (pentafluoroethyl) difluoroborate, tris (Pentafluoroethyl) fluoroborate, tetrakis (pentafluoroethyl) borate and the like.
・ Anion represented by general formula (5)
[0021]
Embedded image

[0022]
[Wherein, R represents a hydroxyl group, an amino group, a nitro group, a cyano group, a chloro group, a fluoro group, a formyl group, or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may have a group having an ether bond, or hydrogen. Atom or fluorine atom, which may be the same or different. Part or all of R may be mutually bonded to form a ring. ]
・ Anion represented by general formula (6)
[0023]
Embedded image

[0024]
[Wherein, R represents a hydroxyl group, an amino group, a nitro group, a cyano group, a chloro group, a fluoro group, a formyl group, or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may have a group having an ether bond, or hydrogen. Atom or fluorine atom, which may be the same or different. Part or all of R may be mutually bonded to form a ring. ]
[0025]
Among them, N (RfSO₂)₂ ⁻, C (RfSO₂)₃ ⁻, RfSO₃ ⁻(Rf is a fluoroalkyl group having 1 to 12 carbon atoms), and an anion obtained by removing a hydrogen atom from maleic acid, phthalic acid or salicylic acid is preferable.
[0026]
In the general formula (1) representing the cyclic amidinium salt (B), R¹Represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may have a hydroxyl group. Preferably a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms, further preferably a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms. It is a hydrocarbon group.
In the general formula (1) representing the cyclic amidinium salt (B), R²Represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may have a hydroxyl group, an amino group, a nitro group, a cyano group, a formyl group or a group having an ether bond.²May be the same or different. Preferably, it is a hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms, and more preferably, a hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms. R¹And R²May be bonded to each other to form a ring.
[0027]
In the general formula (1) representing the cyclic amidinium salt (B) and the general formula (2) representing the cyclic amidinium salt derivative (A), Q represents a hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms, an amino group, a nitro group, a cyano group. Represents an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms, an arylene group or an alkenylene group which may have a group or a formyl group. Preferably, Q is such that the cation of the cyclic amidinium salt (B) forms a 5- or 6-membered ring. For example, when Q- is a CH = CH- group, the cation of the cyclic amidinium salt (B) is an imidazolium-based cation.
[0028]
The cation of the cyclic amidinium salt (B) used in the present invention includes, for example, the following.
[0029]
・ Tetrahydropyrimidinium cation
1,3-dimethyl-1,4,5,6-tetrahydropyrimidinium, 1,2,3-trimethyl-1,4,5,6-tetrahydropyrimidinium, 1,3,4-trimethyl-1, 4,5,6-tetrahydropyrimidinium, 1,3,5-trimethyl-1,4,5,6-tetrahydropyrimidinium, 1-ethyl-2,3-dimethyl-1,4,5,6- Tetrahydropyrimidinium, 1-ethyl-3,4-dimethyl-1,4,5,6-tetrahydropyrimidinium, 1-ethyl-3,5-dimethyl-1,4,5,6-tetrahydropyrimidinium , 1-ethyl-3,6-dimethyl-1,4,5,6-tetrahydropyrimidinium, 2-ethyl-1,3-dimethyl-1,4,5,6-tetrahydropyrimidinium, 4-ethyl -1,3-dimethyl- , 4,5,6-tetrahydropyrimidinium, 5-ethyl-1,3-dimethyl-1,4,5,6-tetrahydropyrimidinium, 1,2,3,4-tetramethyl-1,4, 5,6-tetrahydropyrimidinium, 1,2,3,5-tetramethyl-1,4,5,6-tetrahydropyrimidinium, 1-ethyl-2,3,4-trimethyl-1,4,5 , 6-Tetrahydropyrimidinium, 1-ethyl-2,3,5-trimethyl-1,4,5,6-tetrahydropyrimidinium, 1-ethyl-2,3,6-trimethyl-1,4,5 , 6-Tetrahydropyrimidinium, 2-ethyl-1,3,4-trimethyl-1,4,5,6-tetrahydropyrimidinium, 2-ethyl-1,3,5-trimethyl-1,4,5 , 6-tetrahydropyrimidinium, -Ethyl-1,2,3-trimethyl-1,4,5,6-tetrahydropyrimidinium, 4-ethyl-1,3,5-trimethyl-1,4,5,6-tetrahydropyrimidinium, -Ethyl-1,3,6-trimethyl-1,4,5,6-tetrahydropyrimidinium, 5-ethyl-1,2,3-trimethyl-1,4,5,6-tetrahydropyrimidinium, 5 -Ethyl-1,3,4-trimethyl-1,4,5,6-tetrahydropyrimidinium, 1,2-diethyl-3,4-dimethyl-1,4,5,6-tetrahydropyrimidinium, 1 , 2-Diethyl-3,5-dimethyl-1,4,5,6-tetrahydropyrimidinium, 1,2-diethyl-3,6-dimethyl-1,4,5,6-tetrahydropyrimidinium, , 3-Diethyl-2,4-di Methyl-1,4,5,6-tetrahydropyrimidinium, 1,3-diethyl-2,5-dimethyl-1,4,5,6-tetrahydropyrimidinium, 1,4-diethyl-2,3- Dimethyl-1,4,5,6-tetrahydropyrimidinium, 1,4-diethyl-3,5-dimethyl-1,4,5,6-tetrahydropyrimidinium, 1,4-diethyl-3,6- Dimethyl-1,4,5,6-tetrahydropyrimidinium, 1,5-diethyl-2,3-dimethyl-1,4,5,6-tetrahydropyrimidinium, 1,5-diethyl-3,4- Dimethyl-1,4,5,6-tetrahydropyrimidinium, 1,5-diethyl-3,6-dimethyl-1,4,5,6-tetrahydropyrimidinium, 2,4-diethyl-1,3- Dimethyl-1,4,5,6-te Lahydropyrimidinium, 2,5-diethyl-1,3-dimethyl-1,4,5,6-tetrahydropyrimidinium, 4,5-diethyl-1,3-dimethyl-1,4,5,6 -Tetrahydropyrimidinium, 4,6-diethyl-1,3-dimethyl-1,4,5,6-tetrahydropyrimidinium, 1,2,3,4,5-pentamethyl-1,4,5,6 -Tetrahydropyrimidinium, 1,2,3,4,6-pentamethyl-1,4,5,6-tetrahydropyrimidinium, 1,2,3,4,5,6-hexamethyl-1,4,5 , 6-Tetrahydropyrimidinium, 8-methyl-1,8-diazabicyclo [5.4.0] -7-undecenium, 8-ethyl-1,8-diazabicyclo [5.4.0] -7-undecenium, 5-methyl-1,5-di Zabicyclo [5.4.0] -5-undecenium, 5-ethyl-1,5-diazabicyclo [5.4.0] -5-undecenium, 5-methyl-1,5-diazabicyclo [4.3.0] -5-nonenium, 5-ethyl-1,5-diazabicyclo [4.3.0] -5-nonenium and the like.
[0030]
・ Imidazolinium-based cation
1,2,3-trimethylimidazolinium, 1,3,4-trimethylimidazolinium, 1,2,3,4-tetramethylimidazolinium, 1,2,3,4-tetraethylimidazolinium, 1 , 2,3,5-pentamethylimidazolinium, 1,3-dimethyl-2-ethylimidazolinium, 1-ethyl-2,3-dimethylimidazolinium, 1-ethyl-3,4-dimethylimidazolinium , 1-ethyl-3,5-dimethylimidazolinium, 4-ethyl-1,3-dimethylimidazolinium, 1,2-diethyl-3-methylimidazolinium, 1,4-diethyl-3-methyl Imidazolinium, 1,5-diethyl-3-methylimidazolinium, 1,3-diethyl-2-methylimidazolinium, 1,3-diethyl-4-methylimida Linium, 1,2,3-triethylimidazolinium, 1-ethyl-2,3,4-trimethylimidazolinium, 1-ethyl-2,3,5-trimethylimidazolinium, 1-ethyl-3,4 , 5-Trimethylimidazolinium, 2-ethyl-1,3,4-trimethylimidazolinium, 4-ethyl-1,2,3-trimethylimidazolinium, 1,2-diethyl-3,4-dimethylimidazo Linium, 1,3-diethyl-2,4-dimethylimidazolinium, 1,4-diethyl-2,3-dimethylimidazolinium, 2,4-diethyl-1,3-dimethylimidazolinium, 4, 5-diethyl-1,3-dimethylimidazolinium, 3,4-diethyl-1,2-dimethylimidazolinium, 1,2,3-triethyl-4-methylimidazo , 1,2,4-triethyl-3-methylimidazolinium, 1,2,5-triethyl-3-methylimidazolinium, 1,3,4-triethyl-2-methylimidazolinium, 1,3 1,4-Triethyl-5-methylimidazolinium, 1,4,5-triethyl-3-methylimidazolinium, 2,3,4-triethyl-1-methylimidazolinium, 1,1-dimethyl-2- Heptyl imidazolinium, 1,1-dimethyl-2- (2′-heptyl) imidazolinium, 1,1-dimethyl-2- (3′-heptyl) imidazolinium, 1,1-dimethyl-2- ( 4'-heptyl) imidazolinium, 1,1-dimethyl-2-dodecyl imidazolinium, 1,1-dimethyl imidazolinium, 1,1,2-trimethyl imidazolinium, 1,1,2,4-tetramethylimidazolinium, 1,1,2,5-tetramethylimidazolinium, 1,1,2,4,5-pentamethylimidazolinium, etc.
[0031]
・ Imidazolium cation
1,3-dimethylimidazolium, 1-ethyl-3-methylimidazolium, 1,3-diethylimidazolium, 1,2,3-trimethylimidazolium, 1,3,4-trimethylimidazolium, 1-ethyl- 2,3-dimethylimidazolium, 1-ethyl-3,4-dimethylimidazolium, 1-ethyl-3,5-dimethylimidazolium, 2-ethyl-1,3-dimethylimidazolium, 4-ethyl-1, 3-dimethylimidazolium, 1,2-diethyl-3-methylimidazolium, 1,4-diethyl-3-methylimidazolium, 1,5-diethyl-3-methylimidazolium, 1,3-diethyl-2- Methylimidazolium, 1,3-diethyl-4-methylimidazolium, 1,2,3-triethylimidazolium, 1,2,3 Triethylimidazolium, 1,3,4-triethylimidazolium, 1,2,3,4-tetramethylimidazolium, 1-ethyl-2,3,4-trimethylimidazolium, 1-ethyl-2,3,5 -Trimethylimidazolium, 1-ethyl-3,4,5-trimethylimidazolium, 2-ethyl-1,3,4-trimethylimidazolium, 4-ethyl-1,2,3-trimethylimidazolium, 1,2 -Diethyl-3,4-dimethylimidazolium, 1,3-diethyl-2,4-dimethylimidazolium, 1,4-diethyl-2,3-dimethylimidazolium, 1,4-diethyl-2,5-dimethyl Imidazolium, 2,4-diethyl-1,3-dimethylimidazolium, 4,5-diethyl-1,3-dimethylimidazolium, 3,4 Diethyl-1,2-dimethylimidazolium, 2,3,4-triethyl-1-methyl-imidazolium, 1,2,3-triethyl-4-methylimidazolium, 1,2,4-triethyl-3-methyl Imidazolium, 1,2,5-triethyl-3-methylimidazolium, 1,3,4-triethyl-2-methylimidazolium, 1,3,4-triethyl-5-methylimidazolium, 1,4,5 -Triethyl-3-methylimidazolium, 1,2,3,4-tetraethylimidazolium, 1,1-dimethyl-2-heptylimidazolium, 1,1-dimethyl-2- (2′-heptyl) imidazolium, 1,1-dimethyl-2- (3′-heptyl) imidazolium, 1,1-dimethyl-2- (4′-heptyl) imidazolium, 1,1-dimethyl 2-Dodecylimidazolium, 1,1-dimethylimidazolium, 1,1,2-trimethylimidazolium, 1,1,2,4-tetramethylimidazolium, 1,1,2,5-tetramethylimidazo Lium, 1,2,3,4,5-pentamethylimidazolium, 1,1,2,4,5-pentamethylimidazolium and the like.
[0032]
Specific examples of (B) include, for example, 1,3-dimethylimidazolium tetrafluoroborate, 1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate, 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate 1,2,3-trimethylimidazolium tetrafluoroborate, 1-ethyl-2,3-dimethylimidazolium tetrafluoroborate, 1,3-dimethylimidazolium hexafluorophosphate, 1-ethyl-3 -Methylimidazolium hexafluorophosphate, 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate, 1-ethyl-3-methylimidazolium monomaleate, 1-ethyl-3-methylimidazo Lium monophthalate, 1,3-dimethylimidazolium Maleate, and the like 1,3-dimethyl imidazolium Monofutaru salt.
[0033]
As the solvent used in the electrolytic solution of the present invention, a known solvent is used, which is usually selected from the solubility and electrochemical stability of the electrolyte. Among them, non-aqueous solvents are preferred. Specific examples include the following. Two or more of these can be used in combination.
[0034]
Ethers: chain ethers [2 to 6 carbon atoms (diethyl ether, methyl isopropyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, etc.); 7 to 12 carbon atoms (diethylene glycol diethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, etc.)], cyclic ethers [C2-4 (tetrahydrofuran, 1,3-dioxolan, 1,4-dioxane, etc.); C5-C18 (4-butyldioxolan, crown ether, etc.)].
Amides: N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylpropionamide, hexamethylphosphorylamide, N-methylpyrrolidone and the like.
-Carboxylic esters: methyl acetate, methyl propionate, and the like.
Lactones: γ-butyrolactone, α-acetyl-γ-butyrolactone, β-butyrolactone, γ-valerolactone, δ-valerolactone and the like.
-Nitriles: acetonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, methoxyacetonitrile, 3-methoxypropionitrile, acrylonitrile and the like.
-Carbonates: ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate and the like.
-Sulfoxides: dimethylsulfoxide, sulfolane, 3-methylsulfolane, 2,4-dimethylsulfolane and the like.
-Nitro compounds: nitromethane, nitroethane, etc.
-Heterocyclic solvents: N-methyl-2-oxazolidinone, 3,5-dimethyl-2-oxazolidinone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, N-methylpyrrolidinone and the like.
[0035]
Among these, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, sulfolane, 3-methylsulfolane, acetonitrile, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and at least one selected from the group consisting of diethyl carbonate as a main component Solvent. As used herein, the term "main component" means that the compound occupies 50% by weight or more, preferably 70% by weight or more of the solvent.
More preferred are carbonates and sulfoxides, and particularly preferred are ethylene carbonate, propylene carbonate and sulfolane.
[0036]
The concentration of (B) in the electrolytic solution is preferably at least 0.1 mol / l, more preferably at least 0.5 mol / l, from the viewpoint of the electric conductivity and the internal resistance of the electrolytic solution. Is preferably 5 mol / l or less, and more preferably 4 mol / l or less.
[0037]
As the (A) defined in the present invention, the above amidine compound exemplified as the cation of (B) may be substituted with a substituent Y (carboxyl group, carboxyl anion group, -OCO₂H group or -OCO₂ ⁻Is a compound having a counter anion X⁻There may or may not be. Counter anion X⁻Has a counter anion X of (B) mentioned above.⁻The same is included. X⁻Y is a carboxyl group or -OCO₂H group, X⁻Y is a carboxyl group, a carboxyl anion group, -OCO₂H group or -OCO₂ ⁻Wherein one of Y is a carboxyl anion group, or -OCO₂ ⁻Group. The position where Y is substituted is, for example, a 4-position carbon, a 5-position carbon or the like when the amidinium ring is an imidazolium ring.
[0038]
In the general formula (2) representing the cyclic amidinium salt derivative (A), R³Has R¹Contains the same as R⁴Has R²The same is included. In the general formula (2), n represents an integer of 1 to 20, preferably 1 to 10, more preferably 1 to 5, and still more preferably 1 or 2.
[0039]
Specific examples of (A) include the following.
・ When there is no counter ion
1-ethyl-3-methylimidazolium-4-carboxyl anion betaine, 1-ethyl-3-methylimidazolium-5-carboxyl anion betaine, 1-ethyl-3-methylimidazolium-4-carboxyl anion betaine-5 Carboxylic acid, and 1-ethyl-3-methylimidazolium-5-carboxyl anion betaine-4-carboxylic acid and the like.₂H group or -OCO₂ ⁻Includes compounds substituted with groups.
・ When there is a counter ion
1-ethyl-3-methylimidazolium-4-carboxyl-tetrafluoroborate, 1-ethyl-3-methylimidazolium-5-carboxyl-tetrafluoroborate, 1-ethyl-3-methylimidazolium-4,5- Dicarboxyl-tetrafluoroborate, and the carboxyl group of the above compound is -OCO₂And H-substituted compounds.
Further, the BF of the above tetrafluoroborate₄ ⁻Is a counter anion X of (B) mentioned above.⁻And the compounds substituted for are included.
Other cations or salts thereof exemplified in (B) (counter anion X⁻Has a counter anion X of (B) mentioned above.⁻The same is included. ), Carboxyl group, carboxyl anion group, -OCO₂H group or -OCO₂ ⁻Compounds to which groups have been added are included as examples.
[0040]
As a method of reducing the content of (A) to a very small amount as in the present invention, there are a method of suppressing the by-product of (A) during the production of (B) and a method of removing the by-product after the production.
As a method of suppressing the by-product (A) during the production, there is a method of reducing the concentration of carbon dioxide in the system during the reaction. (B) is usually obtained by reacting a tertiary amidine salt with a dialkyl carbonate such as dimethyl carbonate in a protic polar solvent such as methanol at a temperature of 100 to 180 ° C under pressure. Under such conditions, carbon dioxide gas is produced as a by-product due to the reaction between water present in the system and the dialkyl carbonic acid and the decomposition of the monoalkyl carbonate of the cyclic amidinium salt obtained by the reaction, and the carbon dioxide gas is converted to the cyclic amidinium salt. And (A) as a by-product. Accordingly, by reducing the chance of reaction between the carbon dioxide gas and the cyclic amidinium salt, by-product (A) can be suppressed. Specific examples include a method of reducing the concentration of carbon dioxide in the reaction system by increasing the amount of a solvent such as methanol, and a method of performing the reaction while removing carbon dioxide in the reaction system outside the system. As a method of removing carbon dioxide gas from the reaction system to the outside of the system, the pressure is increased by adjusting the valve to increase the pressure generated by the gas generated during the reaction, and the solvent such as methanol is usually passed through a cooling condenser. By condensing and returning to the tank, only gas such as carbon dioxide gas can be removed.
As a method for removing (A) after the production, for example, there are a method of performing adsorption treatment with an adsorbent such as silica gel, activated carbon, activated alumina, and special molecular sieve, a method of removing by recrystallization, and a method of extracting with a solvent. . The method of performing the adsorption treatment, the method of recrystallization, and the method of extraction may be performed alone or in combination.
[0041]
The water content in the electrolytic solution is preferably 300 ppm or less, more preferably 100 ppm or less, particularly preferably 50 ppm or less from the viewpoint of electrochemical stability.
[0042]
The electrochemical capacitor according to the present invention uses the above-mentioned electrolytic solution according to the present invention as an electrolytic solution. The electrochemical capacitor includes an electrode, a current collector, and a separator, and optionally includes a case, a gasket, and the like that are usually used for the capacitor. The electrolyte is impregnated into the electrode and the separator. Among the electrochemical capacitors, those using a polarizable electrode, for example, activated carbon or the like as an electrode are electric double layer capacitors. An aluminum electrolytic capacitor forms an oxide film by electrochemical treatment on the surface of aluminum foil as an electrode and uses it as a dielectric, and sandwiches electrolytic paper impregnated with electrolyte between the aluminum foil as the other electrode. Of structure.
[0043]
The main component of the polarizable electrode is preferably electrochemically inert to the electrolytic solution, and is preferably a carbonaceous substance because of having an appropriate electric conductivity, and as described above, at least one of the positive electrode and the negative electrode is It is a carbonaceous substance. The specific surface area obtained by the BET method using the nitrogen adsorption method is 10 m²/ G or more of a porous carbon material is more preferred. The specific surface area of the porous carbon material is determined by the capacitance per target unit area (F / m²) Is selected in consideration of the decrease in bulk density due to the increase in specific surface area, but the specific surface area determined by the BET method using a nitrogen adsorption method is 30 to 2,500 m²/ G is preferable and the capacitance per volume is large, so that the specific surface area is 300 to 2,300 m²/ G of activated carbon is particularly preferred.
[0044]
As a raw material of activated carbon, wood, sawdust, palms, pulp waste liquid and other plant-based substances; coal, petroleum heavy oil, or coal-based and petroleum-based pitch obtained by pyrolyzing them, petroleum coke, Fossil fuel materials such as carbon aerogel and tar pitch; phenolic resin, furan resin, polyvinyl chloride resin, polyvinylidene chloride resin, polyimide resin, polyamide resin, synthetic polymer materials such as plastic waste; waste tires, etc. Various types are used. After carbonizing these raw materials, they are activated by a gas activation method or a chemical activation method. The gas activation method is also referred to as physical activation, and is a method of obtaining activated carbon by contacting a carbonized raw material with steam, carbon dioxide, oxygen, other oxidizing gas, or the like at a high temperature. The chemical activation method is a method in which a raw material is uniformly impregnated with an activating chemical, heated in an inert atmosphere, and activated carbon is obtained by a dehydration and oxidation reaction of the chemical. The chemicals used include zinc chloride, phosphoric acid, sodium phosphate, calcium chloride, potassium sulfide, potassium hydroxide, sodium hydroxide, potassium carbonate, sodium sulfate, potassium sulfate, calcium carbonate and the like. Any of the above methods may be used for producing activated carbon used in the present invention.
[0045]
Among these activated carbons, in the gas activation method, activated carbon obtained from carbonized coconut, coal, or phenolic resin has a relatively high capacitance, and can be mass-produced industrially. Since they are inexpensive, they are suitable for the present invention. Further, in the chemical activation method, activated carbon obtained by chemical activation using potassium hydroxide is preferable because the production cost is high, but the capacitance tends to be large as compared with the steam activation. The activated carbon after the activation treatment is usually heat-treated at 500 to 2,500 ° C., preferably 700 to 1,500 ° C. in an inert atmosphere of nitrogen, argon, helium, xenon, etc. The groups may be removed and the crystallinity of the carbon may be developed to increase electron conductivity.
[0046]
The activated carbon has various shapes such as a crushed shape, a granular shape, a granule, a fiber, a felt, a woven fabric and a sheet shape, and any of them can be used in the present invention. In the case of a granular carbonaceous substance, the average particle diameter is preferably 30 μm or less, since the bulk density of the electrode is improved and the internal resistance is reduced.
[0047]
The polarizable electrode mainly using the above-mentioned carbonaceous substance is usually composed of the carbonaceous substance, a conductive agent and a binder substance. The electrode can be formed by a conventionally known method. For example, it can be obtained by adding polytetrafluoroethylene to a mixture of a carbonaceous substance and acetylene black, mixing, and then press-molding. Further, a sintered body can be obtained by mixing a carbonaceous substance and a binder substance such as pitch, tar, phenol resin and the like, followed by heat treatment in an inert atmosphere. Alternatively, a polarizable electrode can be obtained by sintering only a carbonaceous substance without using a conductive agent or a binder. The shape of the electrode may be any of a thin coating film on the surface of the base material, a sheet-shaped or plate-shaped formed body, and a plate-shaped formed body made of a composite.
[0048]
Examples of the conductive agent used in the electrode include acetylene black, carbon black such as Ketjen black, natural graphite, thermally expanded graphite, carbon-based conductive agents such as carbon fiber; ruthenium oxide, metal oxides such as titanium oxide; Metal fibers such as aluminum and nickel are preferable, and one or more kinds can be used. Acetylene black and Ketjen black are particularly preferred in that the conductivity is effectively improved with a small amount.
[0049]
The amount of the conductive agent in the electrode varies depending on the type and shape of the carbonaceous material. For example, when the carbonaceous material is activated carbon, the amount of the activated carbon varies depending on the bulk density of the activated carbon. In order to maintain the capacitance and reduce the internal resistance, the content is preferably 5 to 50% by weight, particularly preferably 10 to 30% by weight based on the activated carbon.
[0050]
As the binder substance, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, a fluoroolefin copolymer crosslinked polymer, polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, carboxymethylcellulose, polyimide, phenol resin, petroleum pitch, and coal pitch are preferable, and one or two kinds are preferable. More than one species can be used.
[0051]
The amount of the binder substance in the electrode body varies depending on the type and shape of the carbonaceous substance. For example, when the carbonaceous substance is activated carbon, the amount is preferably 0.5 to 30% by weight based on the activated carbon, and 2 to 30% by weight. % Is particularly preferred.
[0052]
The current collector is not particularly limited as long as it is electrochemically and chemically resistant to corrosion. Examples of the positive electrode current collector include stainless steel, aluminum, titanium, and tantalum; As the electric conductor, stainless steel, aluminum, nickel, copper and the like are preferably used.
[0053]
The separator is preferably a material having a small thickness, a high electronic insulating property and a high ion permeability, and is not particularly limited.For example, a nonwoven fabric such as polyethylene or polypropylene, or a viscose rayon or a natural cellulose papermaking may be used. It is preferably used.
[0054]
Embodiments of the electrochemical capacitor of the present invention include a coin type, a wound type, and a square type. The electrolytic solution for an electrochemical capacitor of the present invention can be applied to any electric double layer capacitor or any aluminum electrolytic capacitor.
[0055]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples, but the scope of the present invention is not limited to these Examples. Hereinafter, "parts" means "parts by weight" unless otherwise specified.
[0056]
Example 1
96 parts of 1-ethylimidazole, 135 parts of dimethyl carbonate and 192 parts of methanol were charged into a stainless steel autoclave equipped with a cooling condenser and uniformly dissolved. Then, the temperature was raised to 130 ° C. to start the reaction. Pressure about 7kg / cm²For 60 hours. Pressure is about 4.5kg / cm at first²However, since the temperature gradually increased due to the generation of carbon dioxide, gas was appropriately vented from the upper portion of the cooling condenser, and the pressure was reduced to about 7 kg / cm.²The following adjustments were made. After cooling, the reaction mixture was analyzed by NMR, and it was found that 1-ethylimidazole had disappeared and 1-ethyl-3-methylimidazolium monomethyl carbonate was almost quantitatively produced. 423 parts of the obtained 1-ethyl-3-methylimidazolium monomethyl carbonate / methanol / dimethyl carbonate solution is placed in a flask, and 209 parts of a borofluoric acid aqueous solution (pure content 42% by weight) is stirred at room temperature for about 30 minutes. It was dropped slowly over a period of minutes. With the dropping, bubbles of carbon dioxide gas were generated. After the completion of the dropwise addition, after the generation of bubbles had subsided, the reaction solution was transferred to a rotary evaporator, and the solvent was completely distilled off. 198 parts of a colorless and transparent liquid remained in the flask. This solution¹H-NMR,^ThirteenAs a result of C-NMR and HPLC analysis, 1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate (hereinafter EMI-BF₄Abbreviated. ) 98 mol%, 1-ethyl-3-methylimidazolium-4-carboxyl anion betaine, 1-ethyl-3-methylimidazolium-5-carboxyl anion betaine, 1-ethyl-3-methylimidazolium-4-carboxyl anion The total amount of betaine-5-carboxylic acid and 1-ethyl-3-methylimidazolium-5-carboxyl anion betaine-4-carboxylic acid (hereinafter abbreviated as mixture (A-1)) was 2 mol%. The measurement conditions of the HPLC analysis are as described above. The same applies to the following examples and comparative examples. The total amount of the obtained salt (198 g) was dissolved in propylene carbonate to make the whole 1 liter, thereby preparing an electrolytic solution.
[0057]
Example 2
In Example 1, the reaction pressure was set to 4.5 kg / cm.²The reaction was carried out by degassing the gas. Other conditions were the same as in Example 1. As a result of HPLC analysis of the obtained salt, EMI₄99 mol%, and the total amount of the mixture (A-1) was 1 mol%. The total amount of the obtained salt (198 g) was dissolved in propylene carbonate to make the whole 1 liter, thereby preparing an electrolytic solution.
[0058]
Example 3
After 40 parts of activated carbon was added to 198 parts of the salt obtained in Example 2 and stirred at room temperature for 8 hours, the activated carbon was completely filtered with a dense filter paper 5C (manufacturer: Advantech, product number: 5C). As a result of HPLC analysis of the obtained salt, EMI₄99.5 mol%, and the total amount of the mixture (A-1) was 0.5 mol%. The total amount of the obtained salt (198 g) was dissolved in propylene carbonate to make the whole 1 liter, thereby preparing an electrolytic solution.
[0059]
Example 4
40 parts of activated carbon was added again to 198 parts of the salt obtained in Example 3, and the mixture was stirred at room temperature for 8 hours. As a result of HPLC analysis of the obtained salt, EMI-BF₄99.9 mol%, and the total amount of the mixture (A-1) was 0.1 mol%. The total amount of the obtained salt (198 g) was dissolved in propylene carbonate to make the whole 1 liter, thereby preparing an electrolytic solution.
[0060]
Example 5
198 parts of the salt obtained in Example 4 was charged again with 40 parts of activated carbon, and the mixture was stirred at room temperature for 8 hours. As a result of HPLC analysis of the obtained salt, EMI₄99.99 mol%, and the total amount of the mixture (A-1) was 0.01 mol%. The total amount of the obtained salt (198 g) was dissolved in propylene carbonate to make the whole 1 liter, thereby preparing an electrolytic solution.
[0061]
Example 6
198 g of the salt obtained in Example 4 was dissolved in acetonitrile to make the whole 1 liter, thereby preparing an electrolytic solution.
[0062]
Example 7
198 g of the salt obtained in Example 4 was dissolved in sulfolane to make the whole 1 liter, and an electrolytic solution was prepared.
[0063]
Example 8
In Example 1, the reaction was performed at a temperature of 150 ° C. Other conditions were the same as in Example 1. The resulting salt¹H-NMR,^ThirteenAs a result of C-NMR and HPLC analysis, EMI-BF₄98 mol%, 1-ethyl-3-methylimidazolium-4- (OCO₂ ⁻) -Betaine, 1-ethyl-3-methylimidazolium-5- (OCO₂ ⁻) -Betaine, 1-ethyl-3-methylimidazolium-4- (OCO₂ ⁻) -Betaine-5- (OCO₂H), and 1-ethyl-3-methylimidazolium-5- (OCO₂ ⁻) -Betaine-4- (OCO₂H) (hereinafter abbreviated as mixture (A-2)) was 2 mol%. The total amount of the obtained salt (198 g) was dissolved in propylene carbonate to make the whole 1 liter, thereby preparing an electrolytic solution.
[0064]
Example 9
In Example 1, the reaction was performed at a temperature of 140 ° C. Other conditions were the same as in Example 1. The resulting salt¹H-NMR,^ThirteenAs a result of C-NMR and HPLC analysis, EMI-BF₄98 mol%, 1-ethyl-3-methylimidazolium-4-carboxyl anion betaine, 1-ethyl-3-methylimidazolium-5-carboxyl anion betaine, 1-ethyl-3-methylimidazolium-4-carboxyl anion betaine -5-carboxylic acid, 1-ethyl-3-methylimidazolium-5-carboxyl anion betaine-4-carboxylic acid, 1-ethyl-3-methylimidazolium-4- (OCO₂ ⁻) -Betaine, 1-ethyl-3-methylimidazolium-5- (OCO₂ ⁻) -Betaine, 1-ethyl-3-methylimidazolium-4- (OCO₂ ⁻) -Betaine-5- (OCO₂H), and 1-ethyl-3-methylimidazolium-5- (OCO₂ ⁻) -Betaine-4- (OCO₂H) (hereinafter abbreviated as mixture (A-3)) was 2 mol%. The total amount of the obtained salt (198 g) was dissolved in propylene carbonate to make the whole 1 liter, thereby preparing an electrolytic solution.
[0065]
Example 10
In Example 1, the charged amount of methanol was 96 parts, and the other conditions were the same as in Example 1. As a result of HPLC analysis of the obtained salt, EMI₄93 mol%, and the total amount of the mixture (A-1) was 7 mol%. The total amount of the obtained salt (198 g) was dissolved in propylene carbonate to make the whole 1 liter, thereby preparing an electrolytic solution.
[0066]
Example 11
198 g of the salt obtained in Example 10 was dissolved in acetonitrile to make the whole 1 liter, thereby preparing an electrolytic solution.
[0067]
Example 12
198 g of the salt obtained in Example 10 was dissolved in sulfolane to make the whole 1 liter, and an electrolytic solution was prepared.
[0068]
Comparative Example 1
In Example 1, the charged amount of methanol was 61 parts, and the other conditions were the same as in Example 1. As a result of HPLC analysis of the obtained salt, EMI₄89 mol%, and the total amount of the mixture (A-1) was 11 mol%. The total amount of the obtained salt (198 g) was dissolved in propylene carbonate to make the whole 1 liter, thereby preparing an electrolytic solution.
[0069]
Comparative Example 2
198 g of the salt obtained in Comparative Example 1 was dissolved in acetonitrile to make the whole 1 liter, thereby preparing an electrolytic solution.
[0070]
Comparative Example 3
198 g of the salt obtained in Comparative Example 1 was dissolved in sulfolane to make the whole 1 liter, and an electrolytic solution was prepared.
[0071]
Comparative Example 4
In Example 1, the charged amount of methanol was 51 parts, and the other conditions were the same as in Example 1. As a result of HPLC analysis of the obtained salt, EMI₄85 mol%, and the total amount of the mixture (A-1) was 15 mol%. The total amount of the obtained salt (198 g) was dissolved in propylene carbonate to make the whole 1 liter, thereby preparing an electrolytic solution.
[0072]
The contents of other impurities in the electrolyte solutions used in Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 4 were all at the following levels. Water is 10 ppm or less, tertiary amine and tertiary amine salt are 1 mmol / kg or less, BF₄ ⁻The hydrolyzate is 100 ppm or less, hydrofluoric acid and hydrogen silicofluoride are 1 ppm or less, sulfuric acid and sulfate are 1 ppm or less, hydrogen fluoride and fluoride salt are 1 ppm or less, glycol is 10 ppm or less, chlorohydrin is 10 ppm or less, The ion content of lithium, sodium, magnesium, potassium, calcium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, and lead is all less than 0.1 ppm.
The ratio of acid to base in the electrolyte used in Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 4 was acid / base = 1.000.
[0073]
Using the electrolytic solutions of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 4 shown in Table 1, wound electric double-layer capacitors (size: 18 mm × L40 mm, rating: 2.3 V) were prepared. The withstand voltage of the electrolytic solution was evaluated by measuring the self-discharge characteristics using a circular electric double layer capacitor. Table 1 shows the residual voltage after self-discharge.
Next, a method for measuring the self-discharge characteristic will be described. The wound electric double-layer capacitor prepared above, which was charged at 2.5 V at room temperature for 24 hours, was allowed to stand at room temperature for 50 hours, and then the voltage between terminals of the wound electric double-layer capacitor was measured. The voltage between terminals obtained by this measurement after 24 hours was defined as the residual voltage. The higher the residual voltage, the higher the withstand voltage, and the lower the residual voltage, the lower the withstand voltage.
[0074]
Capacity retention
A high-temperature load test at 70 ° C. and 2.5 V was performed using the wound electric double capacitor, and the capacity retention after 1000 hours has been passed is shown in Table 1.
Capacity retention (%) = (capacity after 1000 hours) / (initial capacity) × 100
Next, a capacitance measuring method will be described. The wound electric double layer capacitor charged at 2.5 V for 1 hour at room temperature is discharged at a constant current of 500 mA using a constant current load device, and the voltage between terminals of the wound electric double layer capacitor is reduced from 1.5 V. The capacity was calculated from the time during which the voltage changed to 1.0 V. The method of calculating the capacity is C = i × Δt / ΔV from the relationship of Q = i × t = C × V. In this measurement, i = 0.5 (A), ΔV = 1.5-1. 0 was set to 0.5 (V). Here, Q is a discharge charge amount (C), i is a discharge current (A), t is a discharge time (sec), C is a capacity (F), and V is a voltage (V).
[0075]
[Table 1]

[0076]
PC: propylene carbonate,
AN: acetonitrile,
SL: Sulfolane
[0077]
Although the wound type electric double layer capacitor has been described in the first to twelfth embodiments of the present invention, the present invention may be applied to an electrolytic solution of an electric double layer capacitor having another structure such as a coin type or a laminated type. The same effects as in Examples 1 to 12 can be obtained.
[0078]
【The invention's effect】
The electrolytic solution of the present invention is excellent in the withstand voltage and the retention rate of the capacity since the amount of the cyclic amidinium salt derivative (A) as an impurity is small. Due to the above effects, the electrochemical capacitor using the electrolytic solution replaces a secondary battery such as a memory backup of various electronic devices, a backup power source of various power sources, and a power storage element used in combination with a solar cell. It is suitable as a power storage device, a power supply for a motor that requires a large current, a power supply for a power tool such as an electric tool, and a power supply for an electric vehicle.

Claims (8)

An electrolytic solution for an electrochemical capacitor comprising a cyclic amidinium salt (B) represented by the general formula (1), wherein the total amount of the cyclic amidinium salt derivative (A) represented by the general formula (2) is (A) An electrolytic solution for an electrochemical capacitor, wherein the amount is 10 mol% or less based on the total amount of (B).

[In the formula, R ¹ represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may have a hydroxyl group. R ² represents a hydroxyl group, an amino group, a nitro group, a cyano group, a formyl group, or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may have a group having an ether bond. Is also good. Q represents a C1-C5 hydrocarbon group, an amino group, a nitro group, a cyano group, or a C2-C10 alkylene group which may have a formyl group, an arylene group or an alkenylene group. X ^- represents a counter anion. Part or all of R ¹ and R ² may be bonded to each other to form a ring. ]

[Wherein, R ³ represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may be substituted with a hydroxyl group. R ⁴ represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may have a hydroxyl group, an amino group, a nitro group, a cyano group, a formyl group or a group having an ether bond, and may be the same or different. Is also good. Q represents a C1-C5 hydrocarbon group, an amino group, a nitro group, a cyano group, or a C2-C10 alkylene group which may have a formyl group, an arylene group or an alkenylene group. X ^- represents a counter anion, may or may not have, X ^- If there are; Y represents a carboxyl group or --OCO 2 _H group, and X ^- if no; Y is a carboxyl group, a carboxyl anion Represents a group, —OCO ₂ H group or —OCO ₂ ^— group, and one of Y represents a carboxyl anion group or —OCO ₂ ^— group. n represents an integer of 1 to 20. Part or all of R ³ and R ⁴ may be mutually bonded to form a ring. ] The electrolytic solution for an electrochemical capacitor according to claim 1, wherein the cyclic amidinium salt (B) is dissolved in a solvent. 3. The electrolytic solution for an electrochemical capacitor according to claim 1, wherein Q is a -CH = CH- group. (A) or (B) wherein the anion X ⁻ is PF ₆ ⁻ , BF ₄ ⁻ , AsF ₆ ⁻ , SbF ₆ ⁻ , N (RfSO ₂ ) ₂ ⁻ , C (RfSO ₂ ) ₃ ⁻ and RfSO ₃ ⁻ (Rf Is an ion selected from the group consisting of: a fluoroalkyl group having 1 to 12 carbon atoms). The solvent is characterized by having at least one selected from the group consisting of propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, sulfolane, 3-methylsulfolane, acetonitrile, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate and diethyl carbonate as a main component. The electrolytic solution for an electrochemical capacitor according to claim 1. An electrochemical capacitor having a polarizable electrode impregnated with an electrolytic solution, wherein the electrolytic solution for an electrochemical capacitor according to any one of claims 1 to 5 is used, and at least one of a positive electrode and a negative electrode is carbonaceous. An electrochemical capacitor comprising a polarizable electrode containing a substance as a main component. 7. The electrochemical capacitor according to claim 6, wherein the carbonaceous substance is activated carbon. An electric double layer capacitor having a polarizable electrode impregnated with an electrolytic solution, wherein the electrolytic solution is the electrolytic solution for an electrochemical capacitor according to any one of claims 1 to 5. .